内容提要:珠三角土壤污染的情况被报道后,如何治理被污染的土壤,成为人们关心的中心问题。广东省生态环境与土壤研究所研究员陈能场和他的团队在韶关大宝山进行的植物修复综合技术试验已经取得了良好的成效。这一技术的研发,或许会给珠三角的土壤治理带来一个新的契机。
修复“毒”土
——珠三角土壤治理或迎新契机
由国家环保总局牵头的一项调查显示,珠三角部分城市近40%的农田菜地土壤重金属污染超标,其中10%属严重超标。对此本刊在第7期曾作专门报道。如何治理被重金属污染的土壤,也成为人们关注的问题,大量专家也在进行修复土壤的试验。广东省生态环境与土壤研究所研究员陈能场博士正是其中的一位,最近陈能场正在和他的团队在韶关的大宝山做一个土壤修复的项目。
据陈能场透露,这项建立以轮作为核心的生产和修复并举的植物修复综合技术,在大宝山的修复重金属污染土壤的试验中,目前已经取得了较为明显的效果。植物修复综合技术的研发,对于治理珠三角被污染的土壤而言,可能是一个新的契机。
大宝山的田野试验
大宝山位于广东韶关。1969年,这座蕴藏着丰富的贵金属的“宝山”开始被开发。然而,由于在开采过程中,大量的私矿一直屡禁不止,从这里排出的洗矿、选矿废水没有经过任何处理就流进了大宝山附近的横石河。自80年代初以来,横石河开始鱼虾绝迹、腥臭难闻,生命之河成了毒水河,据检测,横石河的河水含有大量的镉、砷、铁、锌等重金属和硫酸,这些污染物(镉、砷)等已被证明都是致癌物质。
以横石河污水为农业灌溉水并部分作为饮用水源的上坝村从1984年起开始有村民因为癌症而死亡的记录。到2005年5月,这个数字上升到210人。一时间,上坝村被一些媒体成为“癌症村”。
2000年,陈能场在日本鹿儿岛大学获得环境生物学博士学位。通过植物修复土壤中的重金属污染,是其博士论文的重要内容。期间对日本的痛痛病(由于铅锌矿开发污染农田,当地居民长期食用污染农田中的镉造成的含镉稻米造成的)和水俣病带来的一系列问题和后果有着深刻地认识。
2001年,陈能场在日本名城大学工作时在网上看到了新华网上关于大宝山脚下上坝“癌症村”的报道,“回国后要到上坝村去治理污染”,陈开始有了这样的念头。
今年4月,出于共同的兴趣,刚进入广东省生态环境与土壤研究所工作不久的陈能场,与华南农业大学环境资源学院卢维盛副教授一起到乐昌的铅锌矿和大宝山矿区去实地考察,确定重点选择大宝山作为他们大面积土壤污染修复的基地。
此后,他们一方面采集大量的土样带回研究所,进行盆栽模拟,研究污染物在根-土界面的迁移转化过程方面的修复机理研究,另一方面还选择了不同污染地块做现场的土壤修复。在4月份,他们主要进行了土壤、稻谷、水体、井水等样品的采集、分析,同时根据土壤的性质、污染特点、污染程度等确定方案进行实施。期间,陈能场和他的团队还不时去现场加以管理。
最初开始的试验,村民由于不知情和没有看到实际的收成,对陈能场们的试验还是抱着将信将疑的态度。他们还觉得将本来也不算大的稻田划分成小区,需要分别施肥、分别管理、分别收割较之他们传统的种植经验而言,非常的麻烦。所以在试验初期,村民们还是不能完全地配合。
事情出现转机是在今年的7月份左右,2005年上半年的初步实验结果表明,陈能场他们的植物修复综合治理技术使亩产平均提高产量10-15%。更重要的是稻谷中重金属特别是镉含量大大地降低了,其中效果最好的小区能够使稻米含镉低于国家关于镉的食品安全标准(0.2毫克/千克)。这样的结果让陈能场他们很有信心,因此在原有的4亩地的基础上,他们将试验地的面积扩大到了8亩以上。
在进行下半年更大面积的实验区上,陈能场他们的试验田水稻长势明显比周围的水稻更好。水稻的长势,首先赢得了实验区村民的满意。后来,周围的村民也在说“他们很有经验”,村民们开始积极的协助陈能场他们进行管理。
而上坝村村委会在试验过程中的重要作用,也被陈能场屡次提到。“他们研究一致通过,要尽最大能力配合我们。”
刚到上坝的时候,村委会的负责人说“青天来了!”。因为到达上坝村的时间有些迟,村民的秧苗已经插好,村委会就积极帮助陈能场和他的团队沟通村民,顺利地选择了污染地块进行实验。期间,村委会成员还同他们一道下田,在水稻田中用手构筑小田埂,将试验田分区。“在与村民沟通、采集样品、交通等等方面也得到了村委会的大力支持。”
修复综合技术是建立在国情基础上的技术
据了解,到目前为止,污染土壤的治理技术基本上可划分为防止污染抑制技术和污染去除技术。前者如抑制重金属等的作物吸收从而降低食物链污染,后者有包括对土壤污染物的去除、分解和无害化等等。
植物修复技术因为其对环境友好,费用低等优点,特别经历了物理,化学修复的种种制限,科学家发现了一些植物对重金属的超积累能力以及注意到植物根-土界面在环境修复中的作用和地位后而得到瞩目,成为当前国内外的热点科学问题和前沿领域,我国国家基金委也已把它作为今后几十年支持的重点。
虽然如此,植物修复技术因为植物本身的特性,如,生物量,根系深度,对过高污染浓度或多重污染的不适应性,以及其对气候,土壤特性的要求不仅使得这一技术有其缺陷,如修复周期长,难以修复根系以下的污染等,并决定了这一技术因地制宜,因地施用的重要性。
陈能场认为,纯粹的植物修复技术的应用尚需时日。他解释说,纯粹的植物修复技术可能并不适合我国的农田污染土壤,一方面我国农业污染土壤面积很大,但个别除外,总的污染不是非常严重,没有到了不能进行粮食生产的程度,另一方面我国人多耕地少,不可能对现有的耕地大面地不生产粮食而利用植物修复技术长期进行治理。很多有污染的土地依然进行着粮食生产,也因此带来粮食安全问题。
面对这些现状,陈能场提出建立一套以为粮食作物和重金属高富集能力高生物量的修复植物的轮作为核心的、农艺措施和修复植物并用的、适合于现地污染特点的边生产边修复的农业污染土壤综合修复技术,虽然修复的年限会比较长,但通过边生产边修复,最终可望达到目前的粮食安全和将来完全修复的生态安全。
陈能场在研究中发现,以粮食作物和重金属高富集能力的修复植物的轮作为核心的,生产和治理并举的农田污染综合修复方法,虽然修复的年限会比较长,但通过边生产边修复,最终达到粮食安全和完全修复的生态安全。
在大宝山的田野试验中,这种设想得到了充分的实践。在水稻等作物生产期间,通过水分管理和,叶片调理剂、施用土壤添加剂(石灰,硅肥等等)抑制水稻对镉等重金属的吸收,使稻米中的重金属达到食品标准的安全水平。而后通过水改旱, 活化土壤中的重金属, 通过种植高生物量具有对重金属高吸收特性的香根草、芥菜、油菜、玉米等去除土壤中的重金属, 由于这些高吸收特性植物通过检测评价可能还存在一定的可利用性,如油菜的油类物质提取,玉米的玉米棒,可望为农民获取一定的经济效益。
上半年的试验结果表明, 通过石灰施用, 将土壤的pH调高到6.5, 可以大大降低水稻对重金属的吸收。与对照相比,石灰和硅肥并用可使大宝山的水稻中的镉降低4倍,并达到国家的镉的食品卫生标准(<0.2 mg/kg),这一技术的良好效果和在经济上的可用性逐步显示出来。
推广之惑
陈能场告诉本刊记者,这一技术的推广也存在很多难点。比如,观念的问题。以这项技术为基础的种植活动首先在成本上就有所增加。成本的增加对农民来言是非常不划算的。同时,在修复的过程中,一些植物基本上失去使用价值,如利用玉米修复土壤时玉米吸附土壤中的重金属后,如果玉米棒里的重金属含量超标,则不能食用的,这样在无形中减少了农民的收入。
对此,陈能场建议,国家应该采取补贴政策,即将农民在进行植物修复过程中,种植的污染超标的农产品收购统一销毁,按一定标准给予农民相应补偿。
据了解,日本在这一方面做的比较到位。一直以来,日本土壤中镉的含量相对比较高。在出现了震惊世界的“痛痛病”公害后,日本对食品中的镉污染极为重视。在对农田的镉污染现状进行了详细调查后,他们确定了不同的治理策略,对重污染的地区(米中含镉>1.0毫克/千克)实行客土和土地他用的措施,对中轻污染地区(米中含镉0.4-1.0毫克/千克)则是努力实施以水分管理和施用土壤添加剂等措施抑制重金属吸收,开发抑制镉等重金属向作物的迁移技术。对于那些含镉超过1毫克/千克的稻米则由政府统一收购,他们建立了以国家环保行政主管部门到各级政府,以一定比例对农民实行补偿的机制。他们还编制了技术规程指导农民,日本在土壤重金属治理方面取得显著的成果,可以给我国很多的借鉴和参考。
农田水利基本设施的落后也是陈能场经常提到的。植物综合修理技术对水有比较高的要求,而在某些地区因为设施的落后,水源成了一个重要的问题,植物综合修理技术并没能真正的发挥作用。
陈能场还告诉本刊记者,目前,他们在大宝山项目经费只有2004年得到省科技厅资助的“农业污染土壤的环境修复综合技术”7万元。
而这,“对于建立一套农田污染的环境修复综合技术并用来指导大宝山矿区的农田污染以及推广用于其他地区的土壤污染远远不够”。
与陈能场一起在大宝山“并肩作战”的华南农业大学环境与资源学院副教授卢维盛还告诉本刊记者,“政府还要做好相关的政策宣传,对农民进行指导,而目前,国内还没有这样的一套机制”。
大宝山试验的成功极大地鼓舞了陈能场和他的团队,“非常希望这个项目能在珠三角推广,以此来改善这一地区的土壤质量”。
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